矿用液压支架设计_毕业设计(编辑修改稿)

矿用液压支架设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

开发研究等压双伸缩立柱和能够克服刚性四连杆机构缺点 11 的新架型等。 此外，对于综采放顶煤工作面，移架速度问题不是十分突出。 但无论是分层开采还是放顶煤开采，对降低工作面供液系统的压力，提高 支架初撑力的要求还是十分迫切。 由此可见，自动增压初撑系统有一定的应用前景。 气垛支架以其整体性能好、稳定性好、抗冲击载荷能力强、初期投资少和操作维护简便等优点，在薄煤层和急倾斜煤层支护中已经取得了一席之地。 变流量变压力乳化液泵等新产品的研制，将会大大改善支架供液系统的特性。 针对影响移架速度的因素分析和提高移架速度的方法和途径，已有不少文献给予论述，指出影响移架速度的主要因素有系统的额定流量和额定压力、供液系统管路的通径及阀件的过流量、液压支架立柱升降行程和推移千斤顶的行程、立校活柱直径与活塞直径的比值、支柱 及顶梁重量等；而提高移架速度的主要措施有：增加泵站流量、采用电液自动控制、利用大流量阎件、改进液压支架的进液和回液系统。 目前液压支架移架速度的计算方法仅为静态汁算，只反映了移架动作的操作时间和运行时间。 对于动态特性较差的支架液压系统、其得架动作过程所需的时间远远超过静态计算的运行时间。 要保证实施煤炭工业部关于初撑力的规定要求 (达到设计韧撑力的 80％以上 )，往往需要保证 l0一 30s的升柱和切撑供液时间。 关于液压支架初撑力问题存在的原因以及解决这 — 问题的方法和途径，一些文献从不同的角度给予了大量的探讨。 文献指出泵站实际调定压力较低只有一定的波动、远距离供液压力损失严重、顶底板不平反浮煤和浮歼的影响、不能保证液压支架的初撑时间以及多人操作或多架同时操作等因素是导致液压支架初撑力本足不均的主要原因；而增大大校直径和数目、提高泵站压力、采用双供液系统、监油工作面支护质量、增设韧撑力保证阀等提高切撑力的方法相措施都存在着一定的不足。 为了提高移架速度，就很难保证初撑时间，从而不能保证初撑力达到规定要求。 可见提高移架速度和提高液压支架初撑力之间存在着矛盾。 电液控制技术在液压支架上的应用能够提高液压支架的自 动化程度和移架速度 (将不同工序或不同支架的操作时间间隔缩短到最小程度 )，能够实现定压初撑和远距离程序控制等功能。 带压移架控制系统可以以实现液比支架卸载扣移架工序的同步化相自动化，改善了液压支架的支护特性和控顶效果，消除了液压支架的升降行程，故在一定程度上可提高移架速度。 二柱掩护支架因立柱数目少、操作简便、侈架速度快等优点，在国内外得到了广泛的应用。 然而平衡干斤顷及其连接耳座的损坏问题一直没有得到很好的解决。 初撑增压阀的研究和开发，可用于解决初撑力问题，同时有助于解除高压力和大流量的制约关系。 但体积和重量过大 、在支架上难以设置等因素，是初撑增压阀难以得到应用的根本原因。 电液控制技术、带压移架控制系统、初撑增压阀的研究和应用，旨在改善液压支架的支护特性、提高移架速度和初撑力。 二柱掩护支架的大量使用也是与该架型移架速度快有关。 由此 12 可见，移架速度和初撑力问题是研究和设计液压支架及其液压系统的核心问题。 要从根本上解决这两个相互制约的核心问题，还需要从研究液压支架及其液压系统的动态特性为突破口。 基于液压支架在国内外的发展状况和研究动态，设计人员认为研究液压支架及其液控系统的动态持性，分析决定液压支架支护持性二 核心要素 (移架速度和切撑力 )之间的动态关系，解除大流量与高压力的相互制约关系是亟待解决的重大问题。 近几年来，为适应采煤综合机械化的发展需要，液压支架获得了迅速的发展，出现了很多类型，据统计，它的结构形式已经达到数百种。 每种支架的支柱从一根到八根，支撑力从 50吨到 800吨，支架的适应煤层厚度的范围从 ，以至更厚的煤层，适应煤层倾角由 0 到45 ，甚至 70 左右。 在缓倾薄及中厚煤层中，液压支架已经获得了广泛的应用，但是由于煤层赋存条件复杂，支架的结构还不够完善，设备还需要管理和操作经验，所以液压支架的使用范围受到限制。 为了改进支架的支护性能，提高它对矿山地质条件的适应性，扩大使用范围，延长使用寿命，目前液压支架有下列几方面的发展动向： 1 大力发展掩护式和支撑掩护式支架，对其他型式的支架，应用逐渐机减少。 1976年国际采矿设备展览会展出的 89种液压支架中，有 80%是掩护式支架，这些支架的主要特点是：采用四连杆机构，使梁断和煤 壁之间的距离基本保持恒定；支柱支在顶梁上，提高了支架的工作阻力；顶梁和掩护梁铰接，取消了两者间易被铅石阻塞的三角区；掩护梁和顶梁的主梁部分均装设侧护板，提高了支架的防护能力；采用整体自移式，便于支架操作和实现自动控制。 2 液压支架的进一步发展，是着重解决扩大使用范围的问题。 目前，各国正在研制大倾角、大采高、大截深和薄煤层支架，并使支架和菜煤机更好的配合。 近几年来，国外正在研制一次截深 米左右或一次采高 米的液压支架。 同时，为扩大支架适应的高度范围，广泛采用双伸缩式支柱。 3 采用高压乳化液泵，以提 高支架的初撑力，很多国家使用的泵站压力已达到 300 公斤/ 2厘米 以上。 4 为了简化支架管路系统和便于安全操作，开始采用“多芯管”先导式邻架控制的操纵方式。 5 为了加快支架的移设速度，进一步改善操作条件，支架控制正在向自动控制方向发展。 目前，分组程序控制已经开始使用，全工作面的自动控制和处在研究阶段。 13 液压支架的工作原理 液压支架是由乳化液泵站提供高压乳化液（这里采用水包油型乳化液）作为动力由液压操作系统，控制系统，液压油缸和金 属构件组成。 来自泵站的高压乳化液，经主进液管送到工作面，并与每架支架的进液截止阀相连导入支架，再经过组合操纵阀配液到各液压缸，以完成支架所需的各项动作。 从支架回流的低压乳化液通过组合操纵阀与回液截止阀由主回液管路流回泵站乳化液箱，供循环使用。 支架的承载原理是：液压支架支撑在综采工作面的顶底板之间支撑顶板。 顶板压力作用在顶梁上，并通过顶梁和底座间立柱将压力传递底板。 为保证支架结构件的强度及撑在支架顶安全，在立柱的下腔装有安全阀。 当顶板压力超过立柱安全阀限定压力时，安全阀开启释放出立柱中的液体进行让压，当顶板 压力下降到立柱工作阻力时，安全阀关闭进行保压承载。 液压支架主要由金属结构件、油缸和液压控制元件三大部分组成。 （ 1） 金属结构件主要有顶梁、掩护梁、前梁、上连杆、前连杆、后连杆、底座、侧护板、护帮板等。 （ 2） 缸主要有双作用双伸缩立柱、推移千斤顶、侧护千斤顶、前梁千斤顶等。 （ 3） 液压控制元件主要有液压控制阀、操纵阀、双向锁、安全阀、截止阀等及液压辅助元件等。 液压支架主要结构件及其作用 顶梁 顶梁采用整体顶梁直接与顶板接触，支撑顶板负荷，是支架的主要承载部件之一，由钢板焊接而成的箱形结 构，以满足强度和刚度要求。 其主要作用是： （ 1） 接顶板岩石及煤的载荷； （ 2） 反复支撑顶煤，可对比较坚硬的顶煤起破碎作用； （ 3） 隔离顶板，为回采工作面提供足够的安全空间。 本支架采用分段组合式顶梁结构（刚性顶梁＋伸缩前梁），强度高，对顶板维护较好；另外，在顶梁前部还布置有起吊耳，可方便吊挂较小的机件。 14 掩护梁 1－护帮板耳座； 2－侧推千斤顶座； 3－侧护板； 4－侧推千斤顶； 5－前连杆耳座； 6－后连杆耳座； 7－护帮千斤顶耳座； 8－弹簧筒； 9－插板千斤顶耳座 图 2－ 1 掩护梁 掩护梁分别与底 座和掩护梁千斤顶，其主要作用有： （ 1） 承受下部顶板传给的水平分力和侧向力，增强支架的抗扭性能； （ 2） 掩护梁与掩护梁千斤顶，保证支架的稳定性； （ 3） 阻挡后部落煤，维护工作空间。 底座 底座是将顶板承受的压力通过立柱传递到底板并稳定支架的主要结构件。 该支架设计为整体刚性底座，底座接底面积大，有利于减小对底板的比压。 该型底座的缺点是在推移机构外易积存浮煤碎矸，要求及时清理。 底座结构如图 22所示 15 6后柱窝 图 2－ 2 底座 其主要作用是： （ 1） 将上方载荷传递给底板，为立柱、推移装置及其他辅助装置提供安装空间； （ 2） 给工作人员创造良好的工作环境； （ 3） 保证支架的稳定性。 四连杆机构 前、后连杆分别与上连杆和底座铰接，共同形成四连杆机构，前连杆采用铸钢件，铸件中不得有气孔、砂眼、夹杂。 铸后要进行淬火和高温回火，以降低硬度，增加强度和韧性。 对于后连杆，由于不仅受到冒落矸石的载荷，还要承受顶板的水平推力，所以要求它有较大的强度。 16 图 23前连杆 此处省略 NNNNNNNNNNNN 字。 如需要完整说明书和设计图纸等 .请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载。 该论文已经通过答辩 液压支架的架型 17 根据支架的结构特点与支护型式，液压支架有三种基本架型 （ 1） 支撑式支架 支撑式支架立柱较多，均呈直立状态，项梁较长，立柱顶梁与底座构成一多铰点的矩形结构。 这类支架的工作阻力较大，支撑合力位于后部，切顶能力强，架型空间较大。 但框架结构不够稳定，承受侧向力的能力较差。 适用于直接顶稳定和坚硬老顶周期压力明显或强烈的顶板，不适用于破碎顶板。 支撑式支架有垛式和节式两种。 （ 2） 掩护式支架 掩护式支架都有掩护梁挡住采空区矸石，立柱较少，均呈倾斜布置，顶梁较短，立柱可斜支在底座与顶梁或掩护梁之间。 顶梁、掩护梁与底座构成半封闭式结构，将顶板、采空区与工作面空间隔开。 这类支架的工作阻力较小，切顶能力较弱，架型空间较小，但支架的防护性能较好。 适用于破碎和中等稳定直接顶（ 1～ 2 类），老顶压力不明显的顶板（Ⅰ～Ⅱ级）。 有直支式和间支式两种。 （ 3） 支撑～掩护式支架 支撑～掩护式支架兼有支撑式和掩护式支架的结构特点，均为四柱式，立柱可直立或斜支在顶梁或掩护梁上，相当于支撑式与掩护式的组合，以支撑为主， 掩护为辅。 这类支架的工作阻力、切顶项能力均介于上述二者之间，但由于有掩护梁，其掩护性能与稳定性均较好，适用于直接顶稳定和中等稳定（ 2～ 4类），周期压力明显（Ⅱ～Ⅲ）的顶板。 第三章 .液压支架的结构设计 液压支架的选型 液压支架结构类型的优选 根据以往液压支架设计的经验总结，考虑到不同架型 和机构的支架――围岩力学相互作用、支撑力矩、底板比压等特点，可以对掩护式与支撑掩护式结构进行比较。 （ 1） 液压支架的力学特征综述（见表 31） 表 31不同结构液压支架的力学特征比较 支架型式 结构特征 主要力学特性 18 掩护式 支掩式 二支柱掩护式 支架承载力较小，底板比压均匀，主动水平力较大 支顶式 二柱支顶掩护式 支架承载力大，稳定性好，底座尖端比压较大，对顶板的主动水平力较大，前端支撑力大 支撑掩护式 支顶支掩 四柱（或三柱） 稳定性好，抗水平力强，比压均匀，但支柱能力利用率低 支顶式 四柱 X型 顶梁合力调节范围大，伸缩比大，承载力高 四柱支撑掩护式 承载力大，切顶能力强，比压较均匀 液压支架的架型选择原则 在选择液压支架时既要保证对工作面顶板实现可靠的支撑，又要避免 过大的设备投资，导致不必要的浪费。 因此，液压支架的正确选型对于工作面经济效益关系重大。 液压支架架型的选择，主要取决于液压支架的力学性能是否适用矿井的顶底板条件和其它地质条件。 在同时允许选用几种架型时，应优先选用价格便宜的支架，支承式支架最便宜，其次为掩护式。 支承式支架适合于稳定顶板。 掩护式支架适合于中等稳定和一般破碎的顶板。 支承掩护式支架适合于周期来压强烈，中等稳定和稳定顶板。 在综采工作面支架选型时，还应注意下述四点原则： （ 1） 对于不稳定和中等稳定顶板，应优先选用二柱掩护式支架。 但在底板极松软条件下，必须严格验 算并限制支架底座尖端比压，不得超过底板容许比压即极限载荷强度。 在此条件下，通常应避免使用重型支架。 （ 2） 对于非常稳定和稳定的难垮落顶板和周期来压强烈和十分强烈的顶板，应优先考虑选取四柱支撑掩护式支架。 （ 3） 众所周知，三点决定一个平面，由于顶板不平，四柱式支架中总有一根支柱对顶板的实际支撑力很低，因而二柱式掩护支架支撑能力利用率高于四柱式。 即二柱式支架对顶板的实际支撑力高于同样名义额定阻力的四柱式支架，特别是对机道上方顶板的支护强度。 （ 4） 在不稳定顶板条件下使用四柱式支架应注意对机道上方的顶板控制，包括增加前任阻力及可伸 缩前梁等。 影响架型选择的因素 液压支架的选型受到矿井的煤层、地质、技术和设备条件的限制，因此，以上因素都会影响到支架的选型。 液压支架架型的选择首先要适合于顶板条件。 一般情况下可根据顶板的级别，由表 315 见《综采技术手册》（上册）中直接选出架型。 （ 1） 煤层厚度 19 ① 当煤层厚度超过 ，顶板有侧向推力和水平推力时，应选用抗扭能力强的支架，一般不用支承式支架。 ② 当煤层厚度达到 ～ ，需选择带有护帮装置的掩护式或支承掩护式支架。 ③ 煤层厚度变化。